Как можно построить и параметризовать системную модель бесщеточного двигателя постоянного тока (т.е. серводвигателя) на основе информации таблицы данных. Двигатель и привод моделируются как единая маскированная подсистема. При просмотре модели в Simulink ® выберите блок Двигатель и драйвер и введите Ctrl + U, чтобы посмотреть под маской и увидеть структуру модели.

Каскадная структура управления скоростью двигателя постоянного тока. Для питания двигателя постоянного тока используется четырехквадрантный рубильник, управляемый ШИМ. Подсистема управления включает внешний контур управления скоростью, внутренний контур управления током и генерацию ШИМ. Общее время моделирования (t) составляет 4 секунды. При t = 1,5 секунды увеличивается момент нагрузки. При t = 2,5 секунды опорная скорость изменяется с 1000 об/мин на 2000 об/мин.

Конструкция управления скоростью опережения-запаздывания для двигателя постоянного тока. Для питания двигателя постоянного тока используется четырехквадрантный рубильник, управляемый ШИМ. Подсистема управления включает в себя контроллер опережения-запаздывания, постоянный коэффициент усиления и генерацию ШИМ. Общее время моделирования (t) составляет 4 секунды. При t = 1,5 секунды увеличивается момент нагрузки. При t = 2,5 секунды опорная скорость изменяется с 1000 об/мин на 2000 об/мин.

Структура управления скоростью RST для двигателя постоянного тока. Для питания двигателя постоянного тока используется четырехквадрантный рубильник, управляемый ШИМ. Подсистема управления включает контроллер RST с горизонтом управления 30 и генерацию ШИМ. Датчик измеряет частоту вращения ротора с задержкой 5 мс. Общее время моделирования (t) составляет 4 секунды. При t = 1,5 секунды увеличивается момент нагрузки. При t = 2,5 секунды опорная скорость изменяется с 1000 об/мин на 2000 об/мин.

Структура управления скоростью предсказателя Смита для двигателя постоянного тока. Для питания двигателя постоянного тока используется четырехквадрантный рубильник, управляемый ШИМ. Подсистема управления включает в себя контроллер предсказателя Смита и генерацию ШИМ. Датчик измеряет частоту вращения ротора с задержкой 5 мс. Общее время моделирования (t) составляет 4 секунды. При t = 1,5 секунды увеличивается момент нагрузки. При t = 2,5 секунды опорная скорость изменяется с 1000 об/мин на 2000 об/мин.

Структура управления скоростью с обратной связью для двигателя постоянного тока. Для питания двигателя постоянного тока используется четырехквадрантный рубильник, управляемый ШИМ. Подсистема управления включает в себя контур управления с обратной связью и генерацию ШИМ. Вектор состояния включает в себя измеряемую частоту вращения ротора и постоянный ток двигателя, который оценивается с помощью наблюдателя. И наблюдатель, и регулятор состояния-обратной связи синтезируются путем размещения полюсов с использованием модели состояния-пространства системы. Общее время моделирования (t) составляет 4 секунды. При t = 1,5 секунды увеличивается момент нагрузки. При t = 2,5 секунды опорная скорость изменяется с 1000 об/мин на 2000 об/мин.

Гибридный исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя постоянного тока и ходового винта, последовательно соединенных с пьезоэлектрическим пакетом. Комбинация двигателя постоянного тока и ходового винта поддерживает большие смещения (десятки миллиметров), но динамически медленная при отслеживании эталонного x_ref потребности. И наоборот, пьезоэлектрический пакет поддерживает только максимальное смещение + -0,1 мм, но имеет очень быстрый динамический отклик. Сочетание двух технологий привода создает привод большого хода с очень точным позиционированием.

Разработка модели неуправляемого линейного привода с использованием значений параметров таблицы данных. Исполнительный механизм состоит из электродвигателя постоянного тока, приводящего в движение червячную передачу 6,25: 1, которая в свою очередь приводит в движение ходовой винт диаметром 3 мм для создания линейного движения. Данные изготовителя для привода определяют линейную скорость холостого хода (26 мм/с), номинальную нагрузку (1000 Н), линейную скорость холостого хода (19 мм/с) и максимальный ток (5А). Максимальная статическая сила равна 4000N, а номинальное напряжение равно 24V постоянного тока.

Детальная модель реализации управляемого линейного привода. Исполнительный механизм состоит из электродвигателя постоянного тока, приводящего в движение червячную передачу, которая, в свою очередь, приводит в движение ходовой винт для осуществления линейного движения. Модель включает в себя эффекты квантования датчика Холла и реализацию управления в аналоговой электронике. В этой модели существует несколько различных подсистем, которые имеют модели с различными уровнями точности.

Сравнение характеристик крутящего момента и частоты вращения для пяти различных типов двигателей. Чтобы выбрать тип двигателя, щелкните правой кнопкой мыши блок «Электродвигатель», выберите «Вариант- > Переопределить с помощью» и выберите требуемый двигатель. Все двигатели имеют одинаковую номинальную механическую мощность.

Использование блоков управляемого напряжения ШИМ и H-Bridge для управления двигателем. Блок двигателя постоянного тока использует параметры спецификации производителя, которые определяют двигатель как поставку механической энергии на 10 Вт в 2 500 об/мин и скорости без грузов как 4 000 об/мин, когда управляется от 12-вольтовой поставки DC. Следовательно, если опорное напряжение ШИМ установлено на его максимальное значение + 5 В, то двигатель должен работать при 4000 об/мин. Если она установлена на + 2,5 В, то она должна работать примерно при 2000 об/мин. Параметр модели моделирования имеет значение Усреднено (Averaged) для блоков Управляемое напряжение ШИМ (Controllled PWM Voltage) и H-Bridge (H-Bridge), что приводит к быстрому моделированию. Для проверки усредненного поведения измените параметр режима моделирования на PWM в обоих блоках.

Шаговый двигатель, моделирующий в режимах степпинга и усредненного моделирования. Целью усредненного режима является ускорение моделирования любых нагрузок, которые не вызывают проскальзывания. Чтобы избежать неправильной интерпретации результатов, шаговый двигатель имеет приблизительное обнаружение проскальзывания, которое может быть настроено для генерации предупреждения или ошибки.

Использование блоков Stepper Motor Driver и Stepper Motor для реализации управляемого шагового двигателя с постоянным магнитом. Модель предусматривает два варианта контроллера: один для управления положением и один для управления скоростью. Для изменения типа контроллера щелкните правой кнопкой мыши по блоку Controller, выберите Variant- > Override using- > и выберите Position или Speed.

Однополярный шаговый двигатель, моделирующий в режимах степпинга и усредненного моделирования. Целью усредненного режима является ускорение моделирования любых нагрузок, которые не вызывают проскальзывания. Чтобы избежать неправильной интерпретации результатов, шаговый двигатель имеет приблизительное обнаружение проскальзывания, которое может быть настроено для генерации предупреждения или ошибки.

Использование блоков Unipolar Stepper Motor Driver и Unipolar Stepper Motor для реализации управляемого шагового двигателя с постоянным магнитом. Модель предусматривает два варианта контроллера: один для управления положением и один для управления скоростью. Для изменения типа контроллера щелкните правой кнопкой мыши по блоку Controller, выберите Variant- > Override using- > и выберите Position или Speed.